密炼机被广泛应用于聚合物的混合加工中。转子系统是密炼机的核心部件，转子的几何构型和加工运行条件是控制混合强度的主要因素。因此，以密炼机转子系统为核心，研究聚合物流体的混合机制，揭示流场强度与聚合物宏观反应相互关系和影响机制，是调控混炼设备参数和加工参数、实现反应过程精密控制的重要理论基础。本文在研究过程中利用计算流体力学(CFD)软件Polyflow分别对转子转速为9:6rpm (即：左侧转子转速为9圈每分钟，右侧转子转速为6圈每分钟)、18:12rpm和30:20rpm的密炼机进行二维(2D)等温数值模拟，通过数值计算获得三种转速条件下密炼机中聚合物熔体的流场数据。利用粒子示踪法(PTA)对三种转子转速条件下的密炼机的分散混合性能、分布混合性能、线拉伸以及混合效率进行了计算，并对计算结果进行比较分析。结果显示，转子转速越高，单位时间内转子对密炼机中流体的剪切与拉伸做用次数越多，因此转子转速越高，密炼机的混合效率就越高；而且，在相同时间内，转子转速越高，左右两个转子在“混合区域”的相遇次数就越多，对物料的剪切与拉伸作用次数越多,更有利于左右两个密炼室之间的物料交换，提高分布混合效果。本文将粒子示踪的数值模拟结果与已有文献中的实验结果进行对比，结果与实验规律吻合，说明数值模拟结果是可信的。本文利用相似的方法，对不同转子构型密炼机的混合效果进行对比分析，结果显示，在转速同为9:6rpm的情况下，三头转子密炼机的混合效率最高，双头转子密炼机的混合效率次之，而单头转子密炼机的混合效率最低。这主要是因为转子头数越多，相同周期内对密炼机内物料的剪切与拉伸次数越多，有利于提高密炼机的混合效果。密炼机作为聚合物加工工业的重要设备，不仅被广泛应用于物料的混合，还被用作聚合物加工的反应器。本文利用Polyflow软件编写UDFs(User Defined Functions)程序，实现了对密炼机中通过溶胶-凝胶法制备PP/TiO2纳米复合材料反应过程的二维非等温数值模拟。研究了转子转速比、反应初始温度、拉伸混合效率和前驱体质量分数等对于密炼机局部和整体反应转化率的影响。结果表明，从局部角度来看，随着左右转子转速比的增大，密炼机流场的非对称性增强，流体分界面产生的偏斜现象更加明显，密炼机局部流体的温度值和反应转化率逐渐增大。从全局角度来看，在消耗相同机械能时，随着转速比的增大，混沌混合强度增大，密炼机整体的平均转化率逐渐增强；在相同的流场强度下，随着平均温度的增加，密炼机平均转化率逐渐增大。本文还研究了密炼机中相同转速条件下转子头数对反应速率以及转化率的影响，结果表明在转子转速相同的条件下，反应速率、反应转化率与转子头数成正比。